專利名稱：多用途光學鼠標的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于通過測量、識別并表征由用戶從用戶輸入裝置所進行的同期輸入來簡化用戶接口的構造和操作的方法，所述用戶接口諸如計算機鼠標、膝上型計算機的觸摸板或圖形輸入板。
輸入裝置之一可以包括光學傳感部件。物體和光學傳感部件相互之間的移動被測量、識別并表征為“點擊”信號。由傳感部件所執(zhí)行的測量包括以下步驟利用測量激光束來照明物體表面，由發(fā)射測量光束的二極管激光器腔來捕獲由所述物體所反射的測量光束輻射，測量并識別由重新進入激光器腔中的測量光束輻射和光波的干涉所引起激光器操作的變化。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行所述方法的輸入裝置和一種包括這種輸入裝置的設備。
可以從PCT專利申請WO 02/37410和申請?zhí)枮镻CT/IB03/02474(申請人概要號NL 020567)的在先歐洲申請中獲知一種用戶光學傳感部件。WO 03/37410和PCT/IB03/02474的光學傳感部件(也被稱作“激光器甲殼蟲(laser beetle)”)目的在于例如在手持式或膝上型計算機中用于在顯示器上移動光標，例如用于選擇所顯示的菜單的功能。為了從菜單中選擇功能或項，在穿過傳感部件外殼中的透明窗的方向上移動人手指(物體)。此移動被稱作滾動動作。另一種類型的移動方向例如可以垂直于滾動移動的方向。為了激活所選擇的功能，在垂直于所述窗口的方向上移動手指。此移動被稱作點擊動作。因為光學傳感器可以被做得非常小，所以光學傳感部件可以很小。特別地是，本發(fā)明結合包括光學傳感部件的輸入裝置的這一實現(xiàn)方式打開了通向許多新應用的通路。例如，用戶的接口功能可以內置于移動電話中用以選擇菜單項和訪問因特網頁面，也可以內置于其它手持式設備或筆記本計算機中。
WO 02/37410和PCT/IB03/02474的滾動和點擊輸入測量方法和裝置大體上比現(xiàn)有技術的方法和裝置更可靠且簡單又便宜。在PCT/IB03/02474中，使用了對于這里所提及的光學傳感部件類型來說是新的原理。此原理是多普勒位移的組合，像人類手指之類的移動物體引入測量激光束并且在二極管激光器中引入所謂的自混合效應，其中所述二極管激光器提供了測量光束。自混合是由二極管激光器所發(fā)射的輻射并且在從物體反射之后重新進入所述二極管激光器腔而引起的所述二極管激光器增益的變化并因而引起由所述激光器所發(fā)射的輻射的變化的現(xiàn)象。
WO 02/37410和PCT/IB03/02474的滾動和點擊方法和裝置使得能夠借助于兩個二極管激光器測量路徑(傳感器)來測量滾動移動的速度和方向并且檢測點擊動作，所述兩個二極管激光器測量路徑相對于裝置窗口例如位于相對的銳角上。此方法被稱作向量分解方法。可以向二極管激光器提供周期性改變的電流，并且可以把在第一和第二半周期期間所產生的測量信號相比較以便確定滾動動作的方向。
PCT/IB03/02474(NL020567)的方法是基于以下理解可以使用迄今在傳感器的測量光束中未使用的信息來檢測手指在光學傳感部件的窗口上的存在。單個點擊動作由手指朝向裝置窗口的快速移動和反向動作組成，并且點擊動作被按照期間不發(fā)生移動的時間間隔提前并且延后。另一種可能是把手指放在窗口上，縮回手指并且把它逼近所述窗口。在移向窗口和移離窗口之間，手指只在所述窗口上擱置較短時間間隔。如果檢測到這種手指擱置或出現(xiàn)在窗口上，那么可以斷定發(fā)生了點擊動作?？梢杂蓚鞲衅鱽韴?zhí)行此檢測，其中所述傳感器測量滾動移動，從而可以節(jié)省一個傳感器并且特別是節(jié)省一個二極管激光器。由于二極管激光器是光學傳感部件最昂貴的組件，所以PCT/IB03/02474的方法大體上比使用兩個傳感器進而使用兩個二極管激光器的方法更便宜。此外，節(jié)省一個二極管激光器意味著減小了空間，所述空間應當在設備中被保留，其中向所述設備提供了用于執(zhí)行所述方法的能力。
在WO 02/37410的裝置中，使用傳感器輸出信號的高頻分量來確定滾動和點擊動作。在PCT/IB03/02474的方法中，使用以下的理解輸出信號的低頻和DC部分包括關于手指存在于輸入裝置的窗口上進而關于正執(zhí)行可能的點擊動作的可用信息。還是在PCT/IB03/02474中，通過測量用于驅動二極管激光器的電流中的變化來確認物體存在于所述裝置的窗口上。在PCT/IB03/02474中所公開的第三種方法，通過在時間上與測量光束脈沖周期相應的周期內檢測到存在輸出信號波動模式來確認物體存在于裝置的窗口上，所述模式對于物體存在于所述裝置的窗口上來說是特定的。
用于檢測手指或另一物體存在于傳感部件窗口上的PCT/IB03/02474的方法的實施例包括把該方法與依照先前申請?zhí)枮镻CT/IB03/02056(PHNL020523)的方法相組合。此組合提供了以下優(yōu)點通過組合借助于這兩種方法所獲得的數(shù)據(jù)，最終的測量結果是非?？煽康摹τ陉P于使用由滾動動作和點擊動作所產生的不同信號的時間模式差異來處理這些信號的細節(jié)以及對于用于執(zhí)行此處理的算法的實施例來說，可以參考申請PCT/IB03/02056，在此將其內容引入，以供參考。
已知的用戶接口以及其它簡化輸入裝置的缺點在于大部分計算機應用要求由鼠標產生兩個不同的點擊，左點擊用于選擇菜單上的項，而右點擊用于調出上下文敏感的菜單，其中所述簡化輸入裝置避免包括用于該目的的獨立硬件組件。然而，已知的裝置只可以進行單個點擊。然而，所述裝置的操作給出了產生兩個不同點擊信號的可能性。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于測量點擊移動的新方法和設備，例如其向WO 02/237410和PCT/IB03/02474的光學鼠標添加了第二種不同的點擊信號。所述方法是這樣的在本發(fā)明相對于使用此類光學傳感部件的輸入裝置的實現(xiàn)方式中，可以只使用一個光學傳感器來識別左點擊和右點擊移動的等效情況。
由兩個同時的動作產生例如類似于計算機鼠標的右點擊信號的附加類點擊信號。一個動作根據(jù)第一輸入裝置產生第一類點擊信號，所述第一輸入裝置例如可以來自于激光器甲殼蟲裝置。在激光器甲殼蟲裝置的情況下，啟動第一類點擊信號可以通過把手指從所述裝置的窗口上抬高并且把它放回到所述窗口上來實現(xiàn)。通過把手指從裝置的窗口上抬高，把它放回到所述窗口上并且同時從同一輸入裝置的另一、第二輸入裝置或第二組件啟動第二信號(諸如通過下壓計算機鍵盤的鍵)的組合動作，來產生例如類似于右點擊信號的第二點擊信號。來自第一輸入裝置的第一類點擊信號和來自下壓鍵的第二信號或來自第二輸入裝置的其它輸入的組合出現(xiàn)可以被處理器解釋為第二種不同類的點擊。
當把光學傳感部件內置于鍵盤時，用于充當?shù)诙斎朐吹逆I的選擇可以借助所述裝置和鍵之間的距離來確定。足夠小的距離使得能夠由一只手來執(zhí)行抬高手指并下壓鍵的動作。優(yōu)選地是，一個或多個鍵在鍵盤中具有第二功能。例如如果換檔鍵被用作第二輸入裝置，那么該鍵讓換檔功能作為第二功能。(如果將要下壓鍵盤的鍵，那么優(yōu)選使用諸如“control-”或“alt-”之類的鍵，所述鍵通常也結合其它輸入來用于類似目的)。
在候選實施例中，激光器甲殼蟲可以內置于鍵盤的鍵中。在不下壓鍵的情況下觸摸窗口是第一類點擊；觸摸所述窗口且下壓鍵則是第二類點擊。
第一或第二輸入裝置還可以用于控制光標例如在屏幕上移動。在WO 02/37410的方法中，通過在輸入裝置的窗口上移動手指而不是在垂直于所述窗口的方向上移動手指來促成移動。當輸入裝置使用兩個檢測部件時，可以在二維表面上控制光標的移動。
參考以下描述的實施例，將闡明本發(fā)明的這些及其它方面并使其更加清楚。
在附圖中

圖1用剖面圖示出了已知光學傳感部件的實施例，所述光學傳感部件使用激光器自混合效應，并且其中可以實現(xiàn)本發(fā)明；圖2示出了包括依照本發(fā)明的點擊裝置的設備的第一實施例；圖3示出了包括依照本發(fā)明的點擊裝置的設備的第二實施例；圖4示出了依照本發(fā)明的第三實施例，一個電視機，包括配有這種輸入裝置的遙控；和圖5示出了依照本發(fā)明的第四實施例，一個膝上型計算機，裝備有這種輸入裝置。
圖1是激光器甲殼蟲光學傳感部件111的實施例的剖面示意圖。光學傳感部件111在其下邊包括基板101，所述基板101是用于二極管激光器或激光器和例如光敏二極管之類的檢測器的載體，在此實施例中，所述激光器類型是VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器Vertical CavitySurface Emitting Laser)。在圖1中，只有一個二極管激光器103及其關聯(lián)的光敏二極管104是可見的，但是在基板上還可以提供第二二極管激光器及其關聯(lián)的檢測器(未示出)。二極管激光器103發(fā)射激光或測量光束113。所述裝置在其上面具有透明窗112，將跨過所述透明窗112移動例如人類手指之類的物體115。在二極管激光器和窗口之間布置例如平凸型透鏡之類的透鏡110。此透鏡把測量光束113聚焦在透明窗的上面或其附近。
如果例如人類手指之類的物體115存在于此位置，那么它會散射光束113。光敏二極管104測量來自物體115并且在光敏二極管104的方向上散射的輻射。入射到物體115上、由所述物體115散射并由光敏二極管104檢測到的輻射量與由二極管激光器103所發(fā)射的輻射強度成正比。從而，將由光敏二極管104檢測所發(fā)射的輻射強度的變化。第二測量光束(未示出)也可以被聚焦在該物體上，被所述物體散射并且使所散射的輻射的一部分重新進入第二二極管激光器腔。
圖2依照本發(fā)明示出了用于移動電話221中的用戶接口設備200的實施例。用戶接口設備200包括用于與所感測的第一點擊信號同期地產生信號的第二輸入裝置237、處理器231和包括單個光學傳感部件211的第一輸入裝置。傳感部件211包括二極管激光器和光敏二極管(監(jiān)視二極管)配件234和透鏡210，所述透鏡210用于把來自二極管激光器的測量光束會聚到輸入裝置的窗口212上。該監(jiān)視二極管被耦合到電子電路218，所述電子電路218處理所述監(jiān)視二極管輸出信號并且控制激光器驅動電流。附圖標記230標示了此電路218到處理器231的輸出，所述處理器231包括存儲裝置和被配置為控制輸入裝置之外的設備221的功能的指令程序(未示出)，所述輸入裝置像移動電話菜單或鍵盤232和顯示器236。
當測量光束的主光線以銳角入射在窗口上時，所述主光線具有在滾動方向x和點擊方向z上的分量。點擊移動導致在二極管激光器腔中反射回的測量光束輻射發(fā)生變化。為了確定移動是否是導致這種變化的點擊移動，使用在EP 02077437.8中所公開的方法，根據(jù)例如低頻調制的出現(xiàn)或通過計數(shù)監(jiān)視二極管輸出信號中的波動數(shù)目，來確認在給定持續(xù)時間期間手指是否正擱置在或者已經擱置在窗口上。如果是這樣的話，那么可以斷定點擊動作被執(zhí)行。這種動作由手指215在z方向上朝向窗口快速移動、手指的觸摸窗口以及手指從所述窗口上快速縮回組成，所述動作通過已處理的監(jiān)視二極管輸出信號230從電子電路218報告給處理器231。
所處理的二極管輸出信號230被路由到處理器231。當處理器231接收到已處理的、用于表示光標或滾動移動的二極管輸出信號時，使用所述信號來控制用于移動所述光標或用于執(zhí)行滾動動作的指令。當所接收的、已處理的二極管信號表示點擊移動時，處理器231把所述信號作為第一類點擊信號來處理。然而，當處理器接收已處理的、用于表示點擊移動的二極管信號和來自用戶下壓第二輸入裝置237所產生的同期信號時(這里所述第二輸入裝置237是鍵盤232的指定鍵)，所述處理器就啟動向指令程序進行輸入以表明在點擊動作的同時用戶已經下壓了第二輸入裝置(指定鍵)237并且點擊移動將被作為第二類點擊信號處理。然后，處理器231啟動諸如在顯示屏236上呈現(xiàn)菜單之類的動作。
圖3示出了配有其中實現(xiàn)本發(fā)明的用戶接口的無繩電話340。無繩電話340由連接到電話或電纜網的基站341和可移動設備321組成，所述可移動設備321可以在距離基站半徑例如小于100m的區(qū)域內使用。依照與描述移動電話221類似的方式，可移動設備321配有第一輸入裝置300和顯示裝置336，如上所述?？梢苿釉O備321包括具有第二輸入裝置337的鍵盤部件332，這里也可以是鍵盤332的鍵。第二輸入裝置337的鍵被指定用以啟動向指令程序進行輸入以表明由第一輸入裝置300所檢測的移動將被作為第二類點擊信號來處理。在圖3中，只示出了第一輸入裝置300的光學傳感部件的窗口。優(yōu)選的是，在此應用和其它應用中，窗口具有凸形使得用戶可以容易地找到裝置位置，即便在照明不良條件下也是如此。此外，借助于手指移動然后來使窗口保持清潔，所述手指移動會擦去所述窗口上的灰塵和油脂。
圖4示出了供常規(guī)的電視機440使用的遙控部件421，所述電視機440包括接收器和具有屏幕436的顯示設備441，以及用于使所述設備適合于例如因特網通信的機頂盒442。此機頂盒提供了經由電話或電纜網對因特網的接入，并且把從因特網接收的信號轉換為可以由電視機處理用以顯示因特網信息的信號。當電視因特網的用戶在手邊具有用于輸入因特網命令的輸入裝置時，可以把此用戶接口設備400集成到遙控部件421中，所述用戶接口設備400包括光學傳感部件439和作為所述遙控部件421的一個按鈕438的第二輸入裝置。光學傳感部件439(利用所述光學傳感部件439可以實現(xiàn)本發(fā)明并且圖4只示出了其窗口)可以被布置在遙控部件421的常規(guī)按鈕438之間或在握著遙控部件的人手指附近的任何位置，按鈕438之一能夠被下壓用以啟動用于把由光學傳感部件439所感測的點擊移動識別為第二類點擊的信號。
圖5示出了臺式計算機配置521，其中可以依照幾種方式來應用光學傳感部件500以代替諸如軌跡球鼠標之類的常規(guī)鼠標。該計算機配置由鍵盤532、計算機箱541和監(jiān)視器536組成。該監(jiān)視器可以是如圖所示固定在支架551中的平面LCD監(jiān)視器，或CRT監(jiān)視器。如上所述的光學傳感部件500可以是與鍵盤相分離的實體，或如該圖所示的，可以集成到所述鍵盤中。所述鍵盤具有作為第二輸入裝置537的鍵，能夠提供第二輸入用以表明第二類點擊，從而使獨立的鼠標及其到計算機箱的電纜就不再需要了。
在計算機配置中，輸入裝置可以被布置在顯示部分中而不是布置在鍵盤部分中，例如布置在膝上型計算機的蓋子或在手持式計算機的蓋子中。本發(fā)明例如還可以并入到膝上或掌上型計算機或虛擬筆(virtual pen)中以及并入到不同于計算機顯示器的顯示器中。處理器可以被配置為把下壓輸入裝置的任何鍵或其部分識別為表明第二點擊信號。還可以通過與點擊信號同期地下壓第二指定鍵來把第一類點擊信號識別為第一類點擊信號。
最后，以上的論述目的僅僅在于說明本發(fā)明，而不應當被解釋為把所附權利要求限制為任何特定的實施例或實施例組。例如，處理器231可以是用于依照本發(fā)明執(zhí)行功能的專用處理器或可以是其中只有許多功能之一操作來依照本發(fā)明執(zhí)行的通用處理器。處理器可以利用程序部分、多個程序段來操作，或者可以是利用專用或多功能集成電路的硬件裝置。還可以結合進一步的系統(tǒng)來利用所利用的每個系統(tǒng)。因而，雖然已經參考本發(fā)明的具體示例性實施例非常詳細地描述了本發(fā)明，但是還應當理解在不脫離如所附權利要求闡明的本發(fā)明寬廣且預計的精神和范圍的前提下，可以對其進行許多修改和改變。相應地，說明書和附圖應以說明性的方式來考慮，并且它們的目的也不在于限制所附權利要求的范圍。
在解釋所附權利要求的過程中，應當理解的是a)詞“包括”并不排除那些沒有在給定權利要求中列出的其它元件或動作的存在；b)位于元件之前的詞“一個”或“一種”并不排除存在多個這樣的元件。
c)權利要求中的任何附圖標記僅用于說明目的并不限制它們的保護范圍；d)幾個“裝置”可以由相同的項或硬件或用軟件實現(xiàn)的結構或功能來表示；以及每個公開的元件可以由硬件部分(例如，分立的電子電路)、軟件部分(例如，計算機程序)或其組合來組成。
權利要求
1.一種設備，包括第一輸入裝置，能夠產生第一輸出；第二輸入裝置(237)，能夠產生第二輸出；和處理器(231)，被配置為接收所述第一輸出和第二輸出，所述處理器(231)包括被編程用以當所述第一輸出與所述第二輸出是同期的之時把所述第一輸出識別為至少兩類點擊信號之一的指令程序。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述第一輸入裝置包括光學傳感部件(111)，包括被配置為產生測量光束(113)的激光器(103)，以及測量裝置(104)，用于測量從由物體(115)所反射并且重新進入激光器腔的測量光束(113)輻射和所述腔中的光波的干涉引起激光器(103)操作的變化；和用于根據(jù)所測量的激光器操作的變化來提供所述第一輸出的裝置(118)，所述輸出信號對應于物體(115)相對于輸入裝置(100)的移動，所述移動包括點擊移動。
3.一種包括如權利要求1所述的設備的移動電話(221)。
4.一種包括如權利要求1所述的設備的無繩電話(340)。
5.一種包括如權利要求1所述的設備的遙控部件(421)。
6.一種包括如權利要求1所述的設備的計算機。
7.如權利要求6所述的計算機，其中所述處理器是所述計算機的CPU，并且響應于第一輸出的識別所產生的點擊信號，被采用與從常規(guī)計算機鼠標所輸入的右點擊信號大體上相同的方式而處理。
8.一種用于臺式計算機的鍵盤(532)，所述臺式計算機包括如權利要求1所述的設備。
9.如權利要求8所述的計算機，其中響應于所述第一輸出的識別所產生的點擊信號被發(fā)送到所述鍵盤的鍵盤處理器，并且被采用與從常規(guī)計算機鼠標所輸入的右點擊信號大體上相同的方式來處理。
10.如權利要求1所述的設備，其中所述第一輸入裝置包括圖形輸入板。
11.如權利要求1所述的設備，其中所述第一輸入裝置包括膝上型計算機的觸摸板。
12.一種操作用戶接口的方法，包括從第一輸入裝置產生第一輸出；從第二輸入裝置(237)產生第二輸出；并且當所述第一輸出與所述第二輸出是同期的之時，把所述第一輸出識別為至少兩類點擊信號之一。
13.如權利要求12所述的方法，其中從第一輸入裝置產生第一輸出包括使物體(115)相對于所述第一輸入裝置的光學傳感部件(111)的窗口(112)點擊移動，所述點擊移動由所述光學傳感部件(111)的激光器(103)檢測；并且響應于所檢測的點擊移動來向處理器(231)傳送信號。
14.如權利要求12所述的方法，其中從第二輸入裝置(237)產生第二輸出包括下壓遙控部件(421)的按鈕(438)。
15.如權利要求12所述的方法，還包括采用與在常規(guī)計算機系統(tǒng)中響應于常規(guī)計算機鼠標的右點擊信號來進行處理和產生顯示大體上相同的方式，來響應于所識別的點擊信號而處理并產生顯示。
16.一種確實地包含可由處理器(231)執(zhí)行來實現(xiàn)用于操作用戶接口的方法的指令程序的程序存儲裝置，所述方法包括從第一輸入裝置產生第一輸出；從第二輸入裝置(237)產生第二輸出；并且當所述第一輸出與所述第二輸出是同期的之時，把所述第一輸出識別為至少兩類點擊信號之一。
全文摘要
一種用于從輸入裝置向計算機(541)或其它裝置產生不同的“點擊”信號的設備和方法。該點擊信號類似于常規(guī)計算機鼠標的右或左點擊。所述點擊信號可以通過把手指或其它物體從光學傳感部件(500)的窗口(112)抬高并放回并且同時下壓計算機鍵盤(532)的鍵(537)來從光學傳感部件產生。
文檔編號H04M1/2745GK1910541SQ200580002487
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月12日 優(yōu)先權日2004年1月15日
發(fā)明者D·威塞 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司